十一、天文、地球、地质学类专业分析与比较

天文学、地球物理学、地球化学、地质学都属于理科专业，属于自然科学，但与数学、物理学、化学和生物学等理科专业还是有一些区别，前者主要是其研究的时空很大，也有共同的研究内容，即天地一家，要想了解星球，最好了解地球。所以，专门把它们归到一起，拿出来单独讲一讲。

还是先说天文学专业。

天文学专业类似考古学专业，考古学是在地球上探寻人类或生物过去留下的器物或文字或遗骸或化石，从而去了解人类或生物或地球过去的奥秘，过去的时间最长也就几亿年！天文学则是探寻太阳系、银河系和外星系过去的奥秘，我们看到的星光多是过去几万年、几百万年、几十亿年甚至一百多亿年前发出的，我们探索的宇宙都是过去的宇宙，这不就是对宇宙在进行考古吗？

天文学和考古学都是攸关国家重大利益的专业，其研究工作也多靠国家支持，鲜有企业和个人参与其中。

想一想，在人类文明的初期，也就几千年前吧！人们看到斗转星移，日落日出，冬去春来，但不知道是为什么？正因为此，人们的想象也就丰富多彩了，天圆地方、女娲补天、夸父逐日、牛郎织女的传说等流传至今，对天、地和太阳的崇拜造就了天公、地神和太阳神等。由此可见，天或者说宇宙对我们人类心灵的影响有多大！在人们还没有历法的远古时代，人们连自己几岁都不知道，在温带地区，花开一次就是一岁，草绿一次就是一岁，大雁北飞一次就是一岁，而在热带地区，没有明显的季节变化，人们根本不知道自己是多大年纪，也根本没有年纪的概念。

我们的祖先通过长时间的观察天象，发现了太阳的高低、月亮的圆缺、天气的冷暖、大海的潮汐和植物的生长都是有规律重复变化的，人们逐渐有了循环和周期的概念，也就产生了时间的概念，因此就需要历法来规定自然现象的循环和重复与人们农耕生产的关系，以求获得最大的收益。这样一来，年的概念、节气的概念和月份的概念就产生了，而一年正好有十二次月圆月缺，有365个日出日落，所以人们就有了一年12个月和365天的数量关系，自然一个月就是约30天了。我们回顾这些，主要是想说明，人类的文明是与天文现象密不可分的，甚至可以说人类的文明起源于天文和历法，没有天文就没有历法，也就没有古文明和现代文明。非洲草原上的那些雄狮猛兽，虽然知道牛群和斑马随着季节变化的迁徙规律，但也只是为了捕食，这就是人与动物的本质区别。

的确，人类社会的进步根本上是人类了解和探索自然规律推动的，最大的自然就是宇宙，而宇宙又是人类可以直接观察的，所以，天文学是人类社会进步的根本推动力量。除了最初的历法推动了社会进步外，随后的科学家们，如意大利的伽利略、英国的牛顿、德国的开普勒、波兰的哥白尼等，也都是通过天文观测，建立了力学的基本定律，从而揭开了自然科学的面纱，激发了人类探索大自然的热情。现在与我们日常生活紧密相关的航天技术、核电技术、量子技术也受到天文学研究的推动，实际上，爱因斯坦的相对论也是基于对宇宙的认知推导出来的。看！历史上最伟大的科学家都是以天文学为研究对象的。可以预言，人类社会在科学上的下一个巨大飞跃仍然是靠研究宇宙现象获得，如研究暗物质、暗能量、宇宙离子、引力波、黑洞、宇宙生物等。

如果人类实现了可控核聚变，就会彻底解决人类的能源问题，电力将清洁和永久持续，而核聚变就是太阳的发热原理。看！推动人类社会进步的三大动力——历法、力学、电力都源于对天文学的研究，你说天文学有多么重要！

虽然天文学是一门单独的学科，但人们还是常把它与物理学合在一起来学习和研究，大部分大学的物理学专业里包含天文学的课程，只有极少部分大学开设有天文学本科专业，这一点与考古学相似。

天文学属于物理学也可以从诺贝尔奖的评审中看出，诺贝尔奖没有天文学奖项，但很多天文学的研究成果以物理学奖的形式获得了诺贝尔奖，如美国科学家因为引力波的发现和验证就获得了2017年诺贝尔物理学奖，2000年的诺贝尔奖则颁发给了发现黑洞的科学家。不过有东方诺贝尔奖之称的香港邵氏奖设立有天文学奖，奖金不少于诺贝尔奖。

投资几十亿欧元建于瑞士日内瓦附近100米地下的欧洲大型强子对撞机，其环形隧道达27.2公里长，是粒子物理学家们的主要研究设备，有7000名科学家和工程师常年在此工作，花费巨大，他（她）们研究的主要目的就是要解开宇宙形成的奥秘。我国的高能物理学家们也正在筹备一个两倍于LHC的环形粒子对撞机，其环形隧道周长达到了52公里，耗资30亿美元，设计对撞能量高达70 TeV，同样，也是要研究宇宙物质的组成和演变原理，预计将在2028年投入使用。看！对于宇宙形成和演变的研究竞争正在形成，为什么？因为，其研究成果决定了人类的命运，意义重大。人类来源于宇宙，也必定归宿于宇宙，所以，我们必须不惜成本也要研究宇宙。由此可见，宇宙就是物理，物理就是宇宙，天文学与物理学密不可分。

天文学学科又分为天体物理学、天体力学、天体测量学，到了高端的研究方向，分得就更细了，有理论天文学、观察天文学、光学天文学、射电天文学、红外天文学、宇宙学、星系天文学、超星系天文学、高能天体天文学、无线电天文学、太阳系天文学、紫外天文学、X射线天文学、天体地质学、等离子天体物理学、相对论天体物理学、宇宙磁流体力学、宇宙化学、宇宙气体动力学、月面学、月质学、行星物理学、宇宙磁流体力学、宇宙化学、宇宙气体动力学、中微子天体物理学、方位天文学、航海天文学、天体生物学、天体演化学、天文地球动力学、天文动力学、太阳物理学等。看！总有你喜欢的研究方向吧！

学习天文学要有扎实的物理学和数学基础知识，有综合归纳能力和推理能力，哥白尼、开普勒、牛顿、爱因斯坦也都是数学家，学习天文学还要有毅力和想象力。学习天文学要走高端路线，这一点与考古学也相似，就是要一直读到博士毕业，到高端机构就业，如大学、中科院、天文台、航天研究院等。学习天文学本科毕业后没有什么单位可供就业，能到科技馆谋到一个职位就不错了，这一点要提前想好了，除非是自己喜欢天文学，又不以此为生，那就更应该继续读下去了。但是，由于学习天文学有很强的数学、物理学训练，再加上计算机和信息技术的学习，只要你足够努力，也可以从事与数学、物理和IT有关的职业，本质上讲，任何一个专业都不会限制一个有能力的强人，是金子，放到哪儿都会闪光。也有人喜欢天文学，但为了找个好谋生的职业，放弃了学习天文学，有点可惜！

由于天文学与物理学的紧密关联性，你若不确定是否学习天文学，可以先读物理学专业，学习一些天文学课程或知识，本科毕业时照样可以报考天文学方向的研究生。

学习天文学，就要有“天一样大”的胸怀，就应该放下杂念，没有这种精神，难成大器。就是让你到山顶上的天文观测站住上半年，你也不觉得寂寞，反而觉得很快乐，这样，你就是学天文学的料。学习天文学能够让人心胸豁达。

设有天文学专业的大学主要有北京大学、南京大学、中国科技大学、清华大学、北京师范大学、上海交通大学、云南大学等。国家主要的天文台站有北京中科院国家天文台、中科院南京紫金山天文台、中科院上海天文台、中科院云南天文台、中国科学院国家授时中心（原中科院陕西天文台）、中科院新疆天文台、长春人造卫星观测站等，另有一些地方天文台和天文观测站（点）。

随着我国经济实力的强大和大国崛起的渴望，在天文学研究上的投资力度会越来越大，如我国在贵州平塘建造的世界最大的直径500米的射电望远镜（FAST）、探月工程和探火（星）计划、“天琴”空间引力波探测计划、郭守敬望远镜、悟空号暗物质探测卫星等。电影《流浪地球》的出品，轰动了世界，展现了我们的想象和渴望。天文学研究任重而道远，摆在我们面前的一个主要任务是探测和标记出危害地球安全的小行星，并设法在其进入地球轨道前摧毁它，确保人类的安全，这要靠科技实力和经济实力支撑，目前只有中国和美国有希望能够承担这一重任。

太空竞赛的时代已经开始，太空战是一种新的战争形式，月球、火星、金星等天体是太空中不沉的“航空母舰”。在不久的将来，天文学不再是温文尔雅的学问，天文学可能就是战争的直接武器，这是利用卫星给舰船导航以来天文学最直接地参与到战争之中，天文学与国家的强盛、强权和命运紧密相连——谁主宰了天上，谁就主宰了天下。站在未来的高度看天文学，你是心潮澎湃，还是战战兢兢？天文学是人类未来的帮手，还是人类终结的帮凶？只有未来能够给出答案。

下面谈谈地球物理学。

地球物理学，顾名思义，是用物理的方法研究地球的科学，是通过定量的物理方法（如地震弹性波、角速度、重力、地磁、地电、地热和放射能等方法）研究地球和寻找地球内部矿藏资源及预防和减轻自然灾害的一门综合性学科，研究范围包括地球的大气层、地壳、地幔、地核。 地球物理学有诸多研究分支，如地磁学、固体地球物理学、地核构造学、地球动力学、地震学、大地测量学、地热学、水文地理学、海洋学、勘探地球物理学、比较行星学、大地构造物理学和大地天文学、气象学等；研究内容包括地球内部结构，震源理论，地震波传播理论，大陆地壳大尺度的特征，诸如板块俯冲带和大洋中脊。传统地球物理学主要指固体地球物理学，现代地球物理学的研究延伸到地球大气层外部的现象，例如电离层电机效应、极光放电和磁层顶电流系统、地磁与生命保护等。地球物理学属于理科。

地球就是行星，天文学要研究行星，就要先了解地球，研究地球物理，也需要借鉴天文学行星的研究成果，这也就是天地一家说法的由来。

地球物理学就是应用物理学，把物理学的理论和知识应用到地球的研究中去就是地球物理学，同样的，把物理学的理论和知识应用到材料的研究就形成材料物理学；把物理学的理论和知识应用到生物的研究就形成生物物理学，类似的还有大气物理学、海洋物理学，等等。

天文学研究的是整个宇宙，地球物理学研究的是地球的运动、内部结构及其附近的大气和各种物理场等，也就是地球物理学研究的问题更接近人类，也直接受用于人类。因此，地球物理学研究的成果应全球共享，造福全人类。实际在地球物理的研究上还是大国、强国之间的投入和竞争，有些关键成果和数据是不会公开的，比如，地球引力场的变化分布有非常重要的军事用途，决定着导弹和卫星的飞行精度，所以是国家的机密，需要各个国家自己派测量船游弋在四大洋进行实地测量和记录。

地球上的未知现象很多，大西洋百慕大魔鬼三角区是上百年来一直被新闻和人们热议的话题，有众多的轮船和飞机在此区域神秘失踪，毫无踪影，这是不是地球物理原因引起的灾祸呢，需要我们去研究；无数次被看到的天空中神秘的不明飞行物（UFO）首先是光现象，是物理现象，这些不明飞行物是外星人派来的，还是地球自有的一种物理现象呢？要是的话，其形成机理是什么？也值得我们去研究，在我国和世界各地出现的天坑，直径巨大，深度很深，这是什么地球物理现象呢？原因何在？人们的生产活动，如修建水库、开采石油和煤炭、建造高楼大厦、发射卫星、植树造林等对地球自转有何影响呢？地球自转是变快了还是变慢了？地球变暖后，是否可以改变地球的运动轨迹，让地球远离太阳，从而弥补温室效应引起的温度升高呢？人类和地球生物如何才能安全度过下一个冰河期呢？人类能改变地球的气候吗？地震能否准确提前预报？地球上的矿藏到底有多少？是怎么分布的？能够供人类开采多少年呢？如何用物理方法准确定位失事后坠落到海洋深处的飞机或失事沉没的舰船呢？珠穆朗玛峰的高度有没有极限值？是多少？等等。这些事关人类生存的大问题就是地球物理学家们要研究和回答的，因此，地球物理学是研究大问题的科学，是大国，包括我国需要承担的责任。

学习地球物理学要有扎实的物理学、地理学和数学知识，还要有较强的计算机应用能力，经常需要编写程序，进行大数据优化和计算及仿真模拟等。学习地球物理学有时还要到有设计、改造和操作使用精密仪器的能力，有时还要到野外或海上或飞行勘测，需要强健的体魄和勇气。

地球物理学是大尺度的科学，学习者也要有宽大的家国情怀，甚至世界胸怀，强烈的爱国热情、脚踏实地的工作作风及坚忍不拔的创新精神是地球物理学家要具备的，吉林大学黄大年教授就是一位伟大的地球物理学家。

地球物理学与天文学、地球化学、地质学、生态学、环境科学、地理科学、大气科学等理科专业一样，都属于国家层面的应用科学，不是企业或个人经营的业务，要为国家服务，是国家支持的科学。这就要求学习这些专业的人要么考公务员进入事业单位，要么读硕士和博士，进入科研机构或大学，最好是读到博士学位，职业发展才有基础和后劲。读这些专业仅仅本科毕业很难找到理想的工作。不过，学习地球物理学，有较好的数学、物理学和计算机技术基础训练，只要自己肯努力，转向其它应用科学技术领域还是可以有一番事业的。

目前，学习地球物理学可以就业的部门有地球物理研究院所、地震局、地矿局、地矿勘探公司、地球物理勘探公司、石油勘探局（公司）、防灾减灾部门、测绘局（公司）等。

什么是地球化学呢？

你可能知道南非这个国家盛产钻石，那为什么这个国家盛产钻石，而像我国这样的大国却很少有钻石矿呢？大家知道，钻石的成分在化学上是碳元素的异构体，如果我们搞清楚了南非钻石矿的成因和地质条件，就可以预判地球上什么地方也一定盛产钻石，说不定就在我国的某个地方，这是多么重要的发现啊！类似地，珍贵的黄金矿、稀土矿、铀矿等到底都分布在地球的什么位置？有什么分布规律可循？搞清楚这些珍贵金属的分布规律，可以大大节省寻矿探矿的成本，有巨大的经济效益；还有就是，地球上不同地区的土壤化学成分、食物化学成分、水质矿物成分对人体发育成长、疾病和寿命有怎样的影响？为什么北方人爱吃咸，南方人爱吃甜，四川人爱吃辣，这里面起决定作用的是盐、食糖和辣椒的化学成分，而与地域有怎样的关系？在农业生产中使用化肥、农药、除草剂对土壤、食物和人的健康有多大的影响？火山喷发出的物质含有什么化学成分，对人和生物有何影响？地球上有害的化学元素是通过怎样的传递途径传给了南极的企鹅？我国贵州、云南等省土地的石漠化问题，电子工业发达地区的重金属离子污染问题等。想弄清楚上述这些重大问题，就应该学习地球化学专业。

所以，地球化学与天文学、地球物理学一样都是研究大问题的，是站在国家和人类的立场上去研究去探索，是理论上的探索。由于地球化学研究的都是地球上的大问题，不可能几年就能有研究成果，甚至要通过几十年连续不断的研究才可能有一点初步成果，这样一来，没有或说很少有逐利的企业会投资去推动地球化学方面的研究，个人更难以有大量资金去投资这个研究，所以，对于地球化学的研究都是公共机构去做或政府资助委托私立研究机构去做，如中国科技大学、中国科学院地球化学研究所等。中国科技大学曾派科学家跟着中国南极科考船去考察和研究南极的化学污染问题，发现了南极的汞污染，可能是鱼类和企鹅通过食物链把人类的汞污染带到了南极。

近年来，地球化学研究队伍的壮大也促进了其研究与工业行业的合作，特别是在金属冶炼、物质提取和环境污染治理方面的应用研究。中国科学院地球化学研究所就有不少的研究项目与全国各地的金属冶炼等企业合作，以控制重金属对国土的污染。

地球化学又可细分为矿床地球化学、环境地球化学、第四纪地球化学、天体化学、实验地球化学、有机地球化学、同位素地球化学、元素地球化学、构造地球化学、流体包裹体地球化学等。注意，天体化学与天文学又相关了，天体化学就是研究星体上的化学元素、分布规律等，如月亮、火星上的化学元素等，有助于认识行星、太阳系的形成和演化历史。

学习地球化学专业，数学知识也是需要的，但与天文学和地球物理学相比，数学知识相对需要得要少一些，对计算机理论和技能的要求也相对低一些，但对实验方法和技能要求要高一些。

学习地球化学这样的冷门专业，要想找到理想的职位就要读硕士和博士，可以到大学、研究院所、国土资源从事教学和研究工作，只读到本科毕业就业相对困难，多数还是去做环境保护、污染防治、能源冶金或矿物勘探工作等。不过，开设地球化学专业的大学不算多，相对都是知名大学，毕业学生人数也相对少，类似天文学和地球物理学专业，毕业找份工作不是非常难。

最后说说地质学专业。

地质学研究的是地球的外部地壳部分，主要是地球的岩石圈，研究其物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史。

地质学不太关心地球的内核部分是什么物质和状态，有什么物理特性，这是地球物理学所关心的内容。看！地球物理学研究的范围更大，包括地球的地磁、重力场、自转等，更偏重物理方法的应用；地质学研究的范围要小，主要是地下的岩石、地下水、古生物等，是实物的东西。究竟地质学要研究地下多深？没有什么具体的规定，从地面往下100千米或500千米，但多数是地面以下20千米以内，也就是说，地质学研究的范围更接近人类，更具有实用价值，这就是为什么学习地质学比学习地球物理学应用面更宽，更容易找到工作。其实，地球物理学和地球化学是从地质学发展出来的，地质学是正宗和传统的地学学科。

注意地质学与自然地理学的区别，自然地理学研究地表的物质构成、形态、变化规律和与人之间的关系，如草原、沙漠、大河、高山、海滩、森林、矿藏等。

地质学属于理科，与数学、物理学、化学、生物学组成最重要的五大理科专业群。把地质学应用到具体工程当中就形成了地质工程、土木工程、石油工程、勘查技术与工程、资源勘查工程、水文与水资源工程、城市地下空间工程专业等。

地质学学科还可细分为：动力地质学、构造地质学、地貌学、地质力学、古生物学、地层学、历史地质学、古地理学、地质年代学、水文地质学、工程地质学、环境地质学、灾害地质学、生态地质学等。随着科学学科的发展和更细分化，近年来还产生了数学地质学、生物地质学。

学习地质学专业大致有两个方向：一是搞地质理论研究，一是搞地质应用工程。搞地质理论研究需要较好的数学知识和计算机应用能力，工作中常需要建立地质数学模型，也常需要进行计算机地质仿真。想搞地质理论研究最好读综合性的大学，如南京大学、北京大学、吉林大学等，如果读理工科或一般大学就要继续读地质学的研究生，即使读重点的综合大学后想搞地质理论研究，也要继续读研究生，一定读到博士毕业才有出路，最好再去国外学习一年以上，就更加完美了，这是搞地质学理论研究最看重的学习经历，无论是在大学还是在研究院所，学习经历很重要，常常起到敲门砖的作用。搞地质理论研究需要浓厚的兴趣、艰苦的努力、忘我的执着，职业竞争也很激烈，必须有一定量和质的研究成果。搞地质应用工程，就是常说的找矿，或说找油找气。按照内蒙古人的说法就是“羊煤土气”中的后三个。在我国，对于固体矿藏的寻找已经没有很大的发展空间了，也就是说找得差不多了，现在的重点是油气田的寻找还有一定的后劲，特别是海上油气田的勘探和开发。我国铁矿石的进口是世界的绝对大户，矿源多来自澳大利亚和南美国家，铜矿也开到了智利、赞比亚、巴基斯坦等国家，学习地质学想参与这些固体矿物的开采，出国的机会很多，就看你有无准备和兴趣了。远离祖国和父母，虽然条件艰苦，但收获也是很大的，起码工资收入高很多，对于特别想通过收入改变自己命运的人，也许是一个较好的选择。学习偏向固体矿物开采的地质学，就要选择相应的大学了，如中南大学、中国地质大学、成都理工大学等。想从事油气田探测和开采者，最好选择与其相关的院校，这些院校也有地质学专业，如中国石油大学（华东）、东北石油大学、西南石油大学等。我国油气的勘探与开采业走向了世界，与俄罗斯、沙特阿拉伯、加拿大等国家多有合作，地质学家的目标就应该是为全世界、为全人类服务。

2020年1月，我国将全面开放油气勘查开采市场，允许民企、外资企业等社会各界资本进入油气勘探开发领域，这必定盘活我国现有的油气勘查资源，并带动我国的油气勘查和开采市场迈上新台阶，学习偏油气勘查的地质学等专业，就业市场将进一步扩大。

学习地质学，要做好野外工作的心理准备，住帐篷、跋山涉水是常事，虽然也能有机会欣赏大自然的美，但时间常会打消掉自己的冲动和激情。关键是坚持，坚持的过程也就是经验和成果积累的过程，凡是能够坚持下来的一般都有不错的结果。其实，人生本身就是一个坚持的过程，干什么都不容易，历经磨难，才能成功。

总结一下，天文学、地球类科学、地质学等都是涉及国家命脉的大科学，还有空间科学与技术、大气科学、地理科学、生态学、环境科学等也都具有大科学的性质。按照其研究的空间范围从大到小的顺序排序的话，大致是天文学、空间科学与技术、大气科学、地球物理学、地质学、地理科学、地球化学、生态学、环境科学。这些专业都是有关人类空间生存环境科学的研究，它们之间的研究方向不同，但也有相关的内容。有关地球的专业还有海洋科学、海洋技术、地理信息系统等。

2017年第四轮全国高校学科评估结果

天文学：南京大学A+、中国科学技术大学A+、北京大学B-、上海交通大学C+、北京师范大学C-。

地球物理学：中国科学技术大学A+、武汉大学A+、北京大学B、中国地质大学B-、中国石油大学B-、同济大学C+、吉林大学C、长江大学C-、成都理工大学C-。

地质学：南京大学A+、中国地质大学A+、北京大学B+、西北大学B+、吉林大学B、中国科学技术大学B、成都理工大学B-、中国石油大学B-、中国矿业大学C+、浙江大学C+、合肥工业大学C+、中南大学C、中山大学C、中国海洋大学C-、兰州大学C-。